一種提高染料耐光性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高染料耐光性的方法，采用法，以正硅酸乙酯為硅源，以SiO2包裹染料合成納米染料微球。通過對(duì)比紅外光譜和微球顏色，可以確認(rèn)SiO2已包裹在染料表面。由于納米SiO2具有吸收紫外線和反射紅外線的能力，所以本發(fā)明的方法可以有效增強(qiáng)染料的抗紅外線和紫外線能力，進(jìn)而增強(qiáng)染料的耐光性。
【專利說明】
-種提高染料耐光性的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及提高染料耐光性的方法，具體屬于一種把Si化包裹在染料表面來提高 染料耐紅外線和紫外線能力進(jìn)而提高耐光性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 敎漲er方法是一種合成納米級(jí)單分散Si化顆粒的物理化學(xué)方法，由WernerSt沛卸 等人在1968年最先發(fā)現(xiàn)。一般是指通過將正娃酸乙醋加入乙醇和氨水中W生成納米級(jí)Si化 顆粒的方法。
[0003] 納米Si化俗稱"納米白炭黑"，納米Si化具有特殊的光學(xué)性能，它具有極強(qiáng)的紫外吸 收、紅外反射特性。將其添加在各種材料中，可W達(dá)到抗紫外線老化的目的。由于其具有高 強(qiáng)度、高剛性、能吸收紫外線等特點(diǎn)，在許多材料研究領(lǐng)域引起了廣泛的重視，逐漸成為材 料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。
[0004] 紫外線和紅外線能量較高，染料在紫外線和紅外線長(zhǎng)時(shí)間的作用下，其分子中的 部分化學(xué)鍵會(huì)被打斷，進(jìn)而引起染料稱色、變色。如何減緩染料在日光作用下的稱色、變色， 成為了染料行業(yè)所關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種提高染料耐光性的方法，該方法可使Si化包裹在染料表 面，利用Si化對(duì)紫外線的吸收作用和對(duì)紅外線的反射作用，能有效增強(qiáng)染料的耐紅外線和 耐紫外線性能，W提高其耐光性。
[0006] 本發(fā)明提供的一種提高染料耐光性的方法，包括如下步驟：
[0007] 1)將0.1-1. Og染料加入30-100ml乙醇中，攬拌，使染料完全溶解；
[000引 2)再加入0.3-3. Oml水和I-IOml氨水，攬拌均勻；
[0009] 3)攬拌下，緩慢滴加0.5-10ml正娃酸乙醋，繼續(xù)攬拌3-20h;
[0010] 4)停止攬拌后，在5000-90(K)r/min轉(zhuǎn)速下離屯、5-10分鐘，倒掉上清液;然后沉淀用 乙醇超聲分散，再次離屯、，測(cè)試上清液pH，若上清液pH大于8,則反復(fù)超聲分散和離屯、，直至 上清液FiH小于8;
[0011] 5)之后沉淀在室溫下真空干燥至少12h，即得到納米Si化包裹染料的微球。
[0012 ] 所述的染料為不與Sl柿C r法原料發(fā)生不可逆反應(yīng)的染料，如燦爛綠（B r i g h t Green,BG)、堿性品紅（Basic F^ichsin,BF)、結(jié)晶紫（Crys1:al Violet,CV)等。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0014] 本發(fā)明將Si化包裹在染料表面，在不降低和改變?nèi)玖献陨硇阅艿那闆r下，使染料 的耐光性得到了提高，方法簡(jiǎn)單，效果明顯，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[001引圖1標(biāo)準(zhǔn)納米Si02的紅外光譜圖
[0016] 圖2 BG@Si〇2微球照片
[0017]圖3 BG與BG@Si〇2微球的紅夕恍譜圖
[001引圖4 BG@Si02制備的油墨
[0019] 圖5 W@Si〇2微球照片
[0020] 圖6 BF與BF@Si〇2微球的紅外光譜圖
[0021] 圖7 BF@Si〇2制備的油墨
[0022] 圖8 CV@Si〇2微球照片
[0023] 圖9 CV與CV@Si化微球的紅外光譜圖
[0024] 圖10 CV@Si〇2制備的油墨
【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例1納米Si化包裹燦爛綠染料的微球的制備、表征及應(yīng)用
[00%] 稱取0.5g燦爛綠(Brilliant Green,BG)溶于60mL的無水乙醇于中，攬拌5min使之 溶解。攬拌下再加入1.2mL的水和3mL氨水，攬拌5min使溶液均勻。之后，滴加3mL的正娃酸乙 醋，室溫下進(jìn)行反應(yīng)，攬拌化后停止攬拌。之后，在8000r/min的轉(zhuǎn)速下離屯、5分鐘，得到沉淀 和上清液，倒掉上清液，加入新乙醇超聲分散、離屯、，測(cè)試上清液pH，上清液pH大于8,反復(fù)W 上分散和離屯、過程4次，運(yùn)時(shí)上清液pH小于8,從離屯、管中刮出產(chǎn)品，然后25°C下真空干燥 2地，即得BG@Si〇2微球。對(duì)BG@Si〇2微球進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，并與Si化和BG的紅外光譜進(jìn)行對(duì) 比。
[0027] 圖2展示了微球顏色，微球顯淺棟綠色，與燦爛綠在堿性環(huán)境下的顯色一致(運(yùn)是 因?yàn)榘^程中有少量N曲也被包裹入微球中，使部分燦爛綠顯紅棟色，紅棟色與燦爛綠本 身的綠色復(fù)合后顯淺棟綠色）。
[0028] 圖1和圖3展示了標(biāo)準(zhǔn)Si化紅外光譜圖與燦爛綠及其對(duì)應(yīng)微球的紅外光譜圖。由圖 3的吸收峰位置可W看出，BG@Si化的紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)納米Si化的紅外光譜圖（圖1)較吻 厶 1=1 O
[0029] 圖3中，1097cnfi附近處出現(xiàn)強(qiáng)而寬的吸收峰是Si-O-Si鍵的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收 峰，原來BG染料在ISOOcnfi~SOOcnfi間的吸收峰消失，取而代之的是Si化的Si-O-Si鍵的反 對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。800cnfi、467cnri附近出現(xiàn)的吸收峰為Si-O鍵的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和彎 曲振動(dòng)峰，962cm-i附近出現(xiàn)的是Si-OH鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰。（3421 CHfi處的寬峰是水徑基 的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1630cnfi附近的峰是水的H-O-H鍵彎曲振動(dòng)峰，運(yùn)是由于壓片過程中 吸收空氣中微量的水分所致。）
[0030] 從微球顏色可W判斷微球的確含有BG。由包裹前后的紅外光譜圖可W看出，BG染 料的原先的紅外吸收峰消失，包裹Si化后的吸收峰全部為Si化的特征吸收峰。運(yùn)說明Si化能 有效屏蔽紅外線，減少甚至杜絕紅外線對(duì)染料的影響。所W可W說明Si化已將BG染料包裹 在內(nèi)，而非BG染料吸附到Si化微球表面。
[0031] 從參考文獻(xiàn)(張吩.納米二氧化娃的研究與應(yīng)用[J].印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2014,01: 18-21.)我們可知Si化有極強(qiáng)的紫外吸收。
[0032] 所W，我們可W得出Si〇2的包裹作用提高了BG染料的耐光性。
[0033] BG@Si〇2微球在油墨中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：
[0034] 將0.2g過硫酸錠用IOml去離子水溶解，備用。再將甲基丙締酸甲醋20mL、丙締酸正 下醋25mL、丙締酸1血、雙丙酬丙締酷胺1血、化HO)3〇.05g、烷基酪聚氧乙締酸0.25g、十二燒 基硫酸鋼1.3g加入到四口燒瓶?jī)?nèi)，再加入適量去離子水在適當(dāng)?shù)臄埌杷俣认聰埌桀A(yù)乳化 30min。之后倒出2/3預(yù)乳化的混合乳液備用。將攬拌下，將燒瓶中的1/3預(yù)乳化的混合乳液 水浴加熱到75°C，再滴加3.3ml的過硫酸錠溶液，此時(shí)可W觀察到燒瓶?jī)?nèi)液體略呈藍(lán)色，保 溫1小時(shí)。之后，保持水浴溫度不變，緩慢滴加剩余的預(yù)乳化的混合乳液和過硫酸錠溶液，所 有液體滴加完畢后，將溫度升高到90°C，保溫化，自然冷卻至50°C后，使用氨水中和乳液pH 至化左右，過濾、出料，即得到水性丙締酸醋乳液。
[0035] 然后將15g的BG@Si〇2微球加入50mL去離子水中，高速攬拌至分散均勻，調(diào)低攬拌 速度后，加入30mL制備好的水性丙締酸醋乳液緩慢加入到燒瓶中，繼續(xù)攬拌SOmin后，出料 得到水性油墨。將該油墨加入到筆桿中，進(jìn)行書寫，效果如圖4所示，筆跡顯綠色，說明染料 的性能未受影響。
[0036] 實(shí)施例2納米Si化包裹堿性品紅染料的微球的制備、表征及應(yīng)用
[0037] 將0.5g堿性品紅（BasicFuchsin，BF)溶于60mL的無水乙醇中，攬拌5min使之溶 解。攬拌下再加入1.2mL的水和3mL氨水，攬拌5min使溶液均勻。之后，滴加3mL的正娃酸乙 醋，室溫下進(jìn)行反應(yīng)，攬拌化后停止攬拌。之后，在8000r/min的轉(zhuǎn)速下離屯、5分鐘，得到沉淀 和上清液，倒掉上清液，加入新乙醇超聲分散、離屯、，測(cè)試上清液pH，上清液pH大于8,反復(fù)W 上分散和離屯、過程4次，運(yùn)時(shí)上清液pH小于8,從離屯、管中刮出產(chǎn)品，然后25°C下真空干燥 2地，即得BF@Si〇2微球。對(duì)BF@Si〇2微球進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，并與Si化和BF的紅外光譜進(jìn)行對(duì) 比。
[0038] 圖5展示了微球顏色，微球顯粉紅色，與堿性品紅在堿性環(huán)境下的顯色一致。
[0039] 圖1和6顯示了標(biāo)準(zhǔn)Si化紅外光譜圖與堿性品紅及其對(duì)應(yīng)微球的紅外光譜圖。由圖 6可W看出，與BF的紅外光譜圖相比，BF@Si化的紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)納米Si化的紅外光譜圖 (圖1)較吻合。
[0040] 圖6中，1093cnfi附近處出現(xiàn)強(qiáng)而寬的吸收峰是Si-O-Si鍵的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收 峰，原來BF染料在ISOOcnfi~SOOcnfi間的吸收峰消失，取而代之的是Si化的Si-O-Si鍵的反 對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。798cnfi、467cnri附近出現(xiàn)的吸收峰為Si-O鍵的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和彎 曲振動(dòng)峰，958cnfi附近出現(xiàn)了Si-OH鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰。（3434cnfi處的寬峰是結(jié)構(gòu)水徑 基反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1629cnfi附近的峰是水的H-O-H鍵彎曲振動(dòng)峰，運(yùn)是由于壓片過程中 吸收空氣中微量的水分所致。）
[0041] 從微球顏色可W判斷微球的確含有BF。由包裹前后的紅外光譜圖可W看出，BF染 料的原先的紅外吸收峰消失，包裹Si化后的吸收峰全部為Si化的特征吸收峰。運(yùn)說明Si化能 有效屏蔽紅外線，減少甚至杜絕紅外線對(duì)染料的影響。所W可W說明Si化已將BF染料包裹 在內(nèi)，而非BF染料吸附到Si化微球表面。
[0042] 從參考文獻(xiàn)(張吩.納米二氧化娃的研究與應(yīng)用[J].印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2014,01: 18-21.)我們可知Si化有極強(qiáng)的紫外吸收。
[0043] 所W，我們可W得出Si化的包裹作用提高了BF染料的耐光性。
[0044] BF@Si〇2微球在油墨中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：
[0045] 將0.2g過硫酸錠用IOml去離子水溶解，備用。再將甲基丙締酸甲醋20mL、丙締酸正 下醋25mL、丙締酸I血、雙丙酬丙締酷胺I血、化HO)3〇.05g、烷基酪聚氧乙締酸0.25g、十二燒 基硫酸鋼1.3g加入到四口燒瓶?jī)?nèi)，再加入適量去離子水在適當(dāng)?shù)臄埌杷俣认聰埌桀A(yù)乳化 30min。之后倒出2/3預(yù)乳化的混合乳液備用。將攬拌下，將燒瓶中的1/3預(yù)乳化的混合乳液 水浴加熱到75°C，再滴加3.3ml的過硫酸錠溶液，此時(shí)可W觀察到燒瓶?jī)?nèi)液體略呈藍(lán)色，保 溫1小時(shí)。之后，保持水浴溫度不變，緩慢滴加剩余的預(yù)乳化的混合乳液和過硫酸錠溶液，所 有液體滴加完畢后，將溫度升高到90°C，保溫化，自然冷卻至50°C后，使用氨水中和乳液pH 至化左右，過濾出料，即得到水性丙締酸醋乳液。
[0046] 然后將15g的BF@Si〇2微球加入50mL去離子水中，高速攬拌至分散均勻，調(diào)低攬拌 速度后，加入30mL制備好的水性丙締酸醋乳液緩慢加入到燒瓶中，繼續(xù)攬拌SOmin后，出料 得到水性油墨。將該油墨加入到筆桿中，進(jìn)行書寫，效果如圖7所示，筆跡顯紅色，說明染料 的性能未受影響。
[0047] 實(shí)施例3納米Si化包裹結(jié)晶紫染料的微球的制備、表征及應(yīng)用
[004引將0.5邑結(jié)晶紫((：巧3*曰1￥1016*，00溶于60血的無水乙醇中，攬拌5111111使之溶解。 攬拌下再加入1.2mL的水和3mL氨水，攬拌5min使溶液均勻。之后，滴加3mL的正娃酸乙醋后， 室溫下進(jìn)行反應(yīng)，攬拌化后停止攬拌。之后，在8000r/min的轉(zhuǎn)速下離屯、5分鐘，得到沉淀和 上清液，倒掉上清液，加入新乙醇超聲分散、離屯、，測(cè)試上清液pH，上清液pH大于8,反復(fù)W上 分散和離屯、過程4次，運(yùn)時(shí)上清液抑小于8,從離屯、管中刮出產(chǎn)品，然后25°C下真空干燥2地， 即得CV@Si化微球。對(duì)CV@Si化微球進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。
[0049] 圖8展示了微球顏色，微球顯紫色，與結(jié)晶紫在堿性環(huán)境下的顯色一致。
[0050] 圖1和9顯示了標(biāo)準(zhǔn)Si化紅外光譜圖與結(jié)晶紫及其對(duì)應(yīng)微球的紅外光譜圖。由圖9 可W看出，與CV的紅外光譜相比，CV@Si〇2的紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)納米Si化的紅外光譜圖（圖1) 較吻合。
[0051] 圖9中，1093cnfi附近處出現(xiàn)強(qiáng)而寬的吸收峰是Si-O-Si鍵的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收 峰，原來CV染料在ISOOcnfi~SOOcnfi間的吸收峰消失，取而代之的是Si化的Si-O-Si鍵的反 對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。798cnfi、466cnri附近出現(xiàn)的吸收峰為Si-O鍵的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和彎 曲振動(dòng)峰，956cnfi附近出現(xiàn)了Si-OH鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰。（3434cnfi處的寬峰是結(jié)構(gòu)水徑 基反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1629cnfi附近的峰是水的H-O-H鍵彎曲振動(dòng)峰，運(yùn)是由于壓片過程中 吸收空氣中微量的水分所致。）
[0052] 從微球顏色可W判斷微球的確含有CV。由包裹前后的紅外光譜圖可W看出，CV染 料的原先的紅外吸收峰消失，包裹Si化后的吸收峰全部為Si化的特征吸收峰。運(yùn)說明Si化能 有效屏蔽紅外線，減少甚至杜絕紅外線對(duì)染料的影響。所W可W說明Si化已將CV染料包裹 在內(nèi)，而非CV染料吸附到Si化微球表面。
[0053] 從參考文獻(xiàn)(張吩.納米二氧化娃的研究與應(yīng)用[J].印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2014,01: 18-21.)我們可知Si化有極強(qiáng)的紫外吸收。
[0054] 所W，我們可W得出Si〇2的包裹作用提高了CV染料的耐光性。
[0055] CV@Si化微球在油墨中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：
[0056] 將0.2g過硫酸錠用IOml去離子水溶解，備用。再將甲基丙締酸甲醋20mL、丙締酸正 下醋25mL、丙締酸1血、雙丙酬丙締酷胺1血、化HO)3〇.05g、烷基酪聚氧乙締酸0.25g、十二燒 基硫酸鋼1.3g加入到四口燒瓶?jī)?nèi)，再加入適量去離子水在適當(dāng)?shù)臄埌杷俣认聰埌桀A(yù)乳化 30min。之后倒出2/3預(yù)乳化的混合乳液備用。將攬拌下，將燒瓶中的1/3預(yù)乳化的混合乳液 水浴加熱到75°C，再滴加3.3ml的過硫酸錠溶液，此時(shí)可W觀察到燒瓶?jī)?nèi)液體略呈藍(lán)色，保 溫1小時(shí)。之后，保持水浴溫度不變，緩慢滴加剩余的預(yù)乳化的混合乳液和過硫酸錠溶液，所 有液體滴加完畢后，將溫度升高到90°C，保溫化，自然冷卻至50°C后，使用氨水中和乳液pH 至化左右，過濾出料，即得到水性丙締酸醋乳液。
[0057]然后將15g的CV@Si〇2微球加入50mL去離子水中，高速攬拌至分散均勻，調(diào)低攬拌 速度后，加入30mL制備好的水性丙締酸醋乳液緩慢加入到燒瓶中，繼續(xù)攬拌SOmin后，出料 得到水性油墨。將該油墨加入到筆桿中，進(jìn)行書寫，效果如圖10所示，筆跡顯紫色，說明染料 的性能未受影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高染料耐光性的方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將0.1-1 .Og染料加入30-100ml無水乙醇中，攪拌，使染料完全溶解； 2) 再加入0.3-3.0ml水和l-10ml氨水，攪拌均勻； 3) 攪拌下，緩慢滴加0.5-1〇1111正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌3-2011; 4) 停止攪拌后，在5000-9000r/min轉(zhuǎn)速下離心5-10分鐘，倒掉上清液;然后沉淀用乙醇 超聲分散，再次離心，測(cè)試上清液pH，若上清液pH大于8,則反復(fù)超聲分散和離心，直至上清 液pH小于8; 5) 之后沉淀在室溫下真空干燥至少12h，即得到納米Si02包裹染料的微球。2. 如權(quán)利要求1所述的提高染料耐光性的方法，其特征在于，所述的染料為不與St6bCi· 法原料發(fā)生不可逆反應(yīng)的染料。3. 如權(quán)利要求1所述的提高染料耐光性的方法，其特征在于，所述的染料為燦爛綠、堿 性品紅或結(jié)晶紫。4. 如權(quán)利要求1所述的提高染料耐光性的方法，其特征在于，所述的氨水濃度為20%-28% 〇
【文檔編號(hào)】C09B67/08GK105925009SQ201610316078
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】梁中遠(yuǎn), 宋勝梅, 董川, 雙少敏
【申請(qǐng)人】山西大學(xué)